Mavzu: Oqsilla molekulalarida gomonolgik dominlarini izlash. Reja: Oqsillar identifikatsiyasiyalash va ahamiyati

Mavzu: Oqsilla molekulalarida gomonolgik dominlarini izlash.
Reja:
1. Oqsillar identifikatsiyasiyalash va ahamiyati
2. Oqsil tuzilmasi va funksiyasini identifikatsiyasiyalash resursi.
31. Oqsil identifikatsiyasiyalash qatnashadigan fermentlar
Ba`zi oqsil tabiatli moddalar — bakteriyalar zahari, ilonlar, arilar zahari, ritsin yuqori darajali faollikka ega bo`lib, hayvonlar va odamlar uchun juda xavflidir. Bu oqsillar tarkibidagi aminokislotalarning izchiljoylashuvi, hosil bo`lgan zanjirning fazoviy identifikatsiyasiyalash, ya`ni konformatsiyasi barcha biologik faolliklar va ta`sirlar sababchisidir. Oqsillar va nuklein kislotalar hujayra hayotida aloxdda o`rin tutadigan biopolimerlardir.
Hujayrada yuzlab xilma-xil o`rtacha molekulyar massaga ega organik birikmalar bo`lib, vitaminlar, gormonlar, kofermentlar, nukleotidlar, aminlar, kichik peptidlar ham mavjud. Ular mikdor jihatidan kam bo`lsalar ham, hujayrada kechadigan jarayonlarni boshqarishda, tartibga solishda muhim rol o`ynaydi.
Oqsil molekulasining identifikatsiyasiyalash va tarkibi
Oqsillar juda murakkab tuzilishlarni hosil qilib, tirik organizmlarning tiriklik xossalarini namoyon qilib turadi. Oqsillarning tarkibidagi organik birikmalarning asosiy qismini va umuman hujayra quruq moddasining yarmidan ko`pini — 50 - 80% ni tashkil etadi. Oqsil nomi «tuxum oqi» atamasidan kelibchiqqan bo`lib, «birinchi», «engmuhim» degan ma`noni anglatadigan p r o t e i n nomi bilan ataladi. Molekulaning ikkinchi qismi barcha aminokislotalarda har xil bo`ladi varadikal deb ataladi. Tirik organizmlarni hosil qilib turgan aminokislotalar «sehrli» aminokislotalar degan nom olgan. Oqsillar tarkibida yuqori molekulyar azot tutuvchi biologik polimerlar bo`lib, ular asosan 20 xil aminokislotadan tashkil topgan. Ularning proteinlar deb atalishi ham, bu guruhdagi moddalarning birinchi darajali biologik ahamiyatga ega ekanligini ko`rsatadi. Oqsillarning monomerlari aminokislotalardir. Aminokislota molekulasi ikki qismdan tashkiltopgan. Uning birinchi qismi bir xildagi
I N — S — MN2 guruhidir. U SOON aminoguruh (- MN2) soon
hamdaunga yonma-yon bo`lgan (SOON)dan iborat. Oqsillarning eng muhim biologik identifikatsiyasiyalashdan biri fermentativ faolligidir. Fermentativ xarakterga ega bo`lgan oqsillar tirik organizmlarda boradigan kimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydi. Hozirgi vaqtda mingdan ortiq fermentlar ypgtarokida boradigan reaktsiyalar ma`lum.
Oqsillarning fermentativ faolligi kimyoviy reaktsiyalarning tezliga orqali biologik jarayonlar qatiy, ma`lum tartibda borishi va boshqarilishiga imkon beradi. Oqsillar xujayradagi boshqa molekulalardan o`zlarining yuqori molekulyar massaga ega bo`lishi bilan va tarkibida azot atomlarini tutishi bilan farq qiladi.
Oqsillarning elementar tarkibi quyidagicha:
Elementlar Uglerod Kislorod Vodorod Azot
Oltingugurt Kulmush,Mikdori (%).
5-55, 21-24, 6,5-7,3, 15-18, 0-2,5, 0-0,5, Uglevodlarning molekulyar massasi oqsillarga nisbatan kichikroq:
glyukoza — 180, neytral yog — 420, moy kislota — 88.
O`rtacha oqsilning molekulyar massasi 30-40 ming D (dalton) deb qabul qilsak, u aksariyat uglevod va lipidlarning molekulyar massasidan ancha yuqori.
Hujayrada oqsil molekulalaridan tashqari, yana bir qator polimerlar: nuklein kislotalar, polisaxaridlar mavjud. Kraxmal, kletchatka molekulasi gomopolimer va geteropolimer bo`lishi mumkin. Masalan, 20 xil aminokislotalar geteropolimerdir. Ayrim oqsillarning molekulyar massasi:
G. Mioglobin — 17600. Pepsin — 35000. Tuxum albumini — 46000,
Ot gemoglobini— 68000. 5.Katalaza —250000. Ureaza — 483OOO.
Tamaki mozaikasi virusi — 40000000. _
Oqsillarning molekulyar massasi ancha murakkab bo`lib, uning elementlar tarkibi ham o`ziga xosdir. Oqsillarning tarkibida fosfor, yod, temir, kremniy va boshqa elementlar juda kam miqdorda topilgan. Oqsilning foiz miqdori oqsildagi azot miqdorining 6,25 ga ko`paytirilganiga teng. Oqsildagi bu mikdor 1 g azotga to`gri keladi. Oqsillarning kimyoviy identifikatsiyasiyalashga e`tibor qilsak, uning kimyoviy identifikatsiyasiyalash gidroliz usuli bilan o`rganiladi. Oqsillar suv ishtirokida qizdirilganda tarkibiy qismlarga parchalanadi. Gidroliz ishqorli, kislotali va fermentativ bo`lishi mumkin. Kislotali vaishqoriygidroliz kontsetrlanganmineralkislotava ishqorlar ipggirokida 110°S haroratda 24-96 soat davomida o`tadi. Fermentativ gidroliz — oqsilning protolitik fermentlar bilan 35-40°S haroratda parchalanishidan iborat. Bu usullar ayrim kamchiliklardan holi emas. Kislotali va ishqoriy gidrolizda oqsillarning ayrim tarkibiy qismlari parchalansa, fermentativ gidrolizda esa gidrolizat fermentlarining parchalanish mahsulotlaridan ifloslanadi, chunki ular ham oqsiltabiatiga ega.
Organik kislota molekulasi bir yoki bir nechta vodorod atomiga — SH2 almashinishidan hosil bo`ladi, MN2 guruh ko`pincha karboksil — SOON guruhga qo`shni (alfa) uglerod atomining vodorodi o`rniga kiradi va alfa aminokislota hosil bo`ladi. Tabiiy aminokislotalarda aminoguruxdar soni bitta yoki ikkita bo`lishi mumkin. Lekin, alfa aminoguruh bitta bo`ladi.
Aminokislotalar tarkibida amino (MN2) va karboksil — (SOON) guruhtutuvchi organik birikmalardir. Qo`shniugle- od atomi vodorodi o`rniga SOON guruh kiradi. Aminokislotalar NN3 va SOON tutganligi uchun amfoter xossaga ega.
Aminoguruxning soni karboksil guruxdan ko`p bo`lsa, asos xossasi kuchli.
Agar karboksil guruh soni aminoguruxdan ko`p bo`lsa,
kristalli xossasi kuchli bo`ladi.
Aminokislotalar ishqoriy muhitda manfiy, kislotali muxitda musbat zaryadlanib qolishi mumkin. SHuning uchun ham ular ham kislota, ham asoslar bilan reaktsiyaga kirishadi. Aminokislotalar suvdagi eritmalarda bir vaqgaingo`zidaham musbat, ham manfiy ionlangan bo`lishi mumkin: aminokislota tarkibidagi — SOON va MN3 turkumlar ionlashgan bo`lib, yo kislota, yo asos sifatida, ya`ni bipolyar ikki qutbli ion shaklida ifodalanishi mumkin. Xullas, aminokislotalar qo`shilishidan hosil bo`lgan mahsulot peptid, aminokislotani bir-biriga boglovchi aloqa peptid bogi deb ataladi. Peptid ikkita aminokislotadan tuzilgan bo`lsa, dipeptid, uchta aminokislotadan tuzilgan bo`lsa, tri peptid, to`rtta aminokislotadan tuzilgan bo`lsa tetrapeptid; ko`p aminokislotadan tuzilgan bo`lsa polipegggid deb aytiladi va quyqdagicha ifodalanadi:
Polipeptid zanjirda aminokislotalar soni 50 tadan kam bo`lsa, polipeptidlar, 50 tadan ko`p bo`lsa — oqsillar deyiladi. Oqsillarning identifikatsiyasiyalash.
Oqsillarning xillari. Barcha tirik organizmlar oqsillardan tashkil topgan bo`lib, oqsil molekulalari esa aminokislotalardantashkiltopgan. Aminokislotalar organik kislotalardir. Oqsillarning aminokislota tarkibini o`rganishning eng qulay usuli gidroliz hisoblanadi. Oqsillar kislota yoki ishqor ishtirokida 100-110°S haroratda bir sutka qaynatilsa, to`liq gidrolizga uchraydi. Oqsillarning gidrolizida ko`pincha 20% li NS1 eritmasi ishlatiladi, lekin kislota juda toza bo`lishi kerak. Aks holda uning tarkibidagi yog moddalari aminokislotalarni parchalab yuboradi.
Bunda birining amino guruhi bilan ikkinchisining karboksil guruxi reaktsiyaga kirishishi natijasida peptid bog hosil bo`lib, kislota qoldiqlari birikadi. SHuningdek, oqsil molekulalarining fizik, kimyoviy xossalari uning yuqori molekulyar, geteropolimer bo`lishidan kelib chiqadi. Oqsil molekulalari faqat aminokislotalardan tuzilgan bo`lsa-da, monomerlari bir xil emas, Oqsil molekulasida bir-biridan farq qiladigan 20 xil aminokislota bo`lib, ular turli nisbatlarda bo`ladiSHkkita farkdi aminokislotalardan ikkita dipeptid AV, VA xosil bo`lsa, uchta farqli aminokislotalardan aminokislota D, V, S dan ularning turlicha joylanishiga qarab 6 xil tripeptid AVS, ASV, VAS, SAV, SVA kelib chiqadi. Umumiy matematik formulaga binoan to`rt aminokislotadan 4q 4, 3, 2, 1,q 24 turli varianglar hosil bo`ladi. 20 ta amishjislota qoldigidan polipeptid tarkibiga faqat bir molekuladan kirganda ham 20 q 20, 19, 18, . . 20 x 1018 ga teng juda katga raqam olinadi. Tabiatdagi turlarning soni 2,5 milliondan kam emas. SHu nuqtai nazardan eng sodda organizmlardan bo`lgan ichak tayoqchasi bakteriya hujayrasida 3000 ga yaqin ayrim oqsil molekulalari mavjud bo`lishi tushunarlidir.
Odam organizmidagi oqsillarning xillari 5000000 ga etadi. Lekin hozirgacha ularning ko`pchiligi yaxshi o`rganilgan emas. Tabiatda barcha turdagi oqsillar bir- biridan keskin farq qiladi va noyob tuzilishga ega. Bu esa tur spetsifikligi deb ataladigan fundamental xususiyatdir. Har bir turning hujayra komponentlari, organizm suyuqliklaridaga oqsillar, hatto bir xil funktsiyani bajaradigan fermentlar, oqsil gormonlari ham ozmi-ko`pmi, bir-biridan farq qiladi. SHuning uchun ham turlarni bir-biridan keskin farq qilib bo`lmaydi. Organizm bevositaqongakiritilayotgan, yokitanaga ko`chirib o`tkazilayotgan yot to`qimaga qarshi kuchli reaktsiya beradi. Oqsil molekulalari juda murakkab, nomuvofiq sharoitda kislota, ishqor, tuzlar, yoruglik, mexanik ta`sirlardan buziladi.
Oqsillarni o`rganish uchun ko`pincha xromatografiya,
elektroforez, gellar orqali filtrlash,
ultratsentrifugalash, differentsialcho`ktirish, nishonlangan atomlardan, avtomatik analizatorlardan foydalaniladi.
Oqsil molekulasi, molekula massasining pastki chegarasi 6000 dalton, yuqorigi chegarasi 1000000 dalton va undan ham katga. Oqsillar tarkibiga kiradigan aminokislotalarning o`rtacha molekulyar massasi 138 ga teng.
Ular o`zaro peptid bog hosil qilganda bir molekula suv elementlari N2O ajralib ketganligi tufayli ularning molekulyar massasini 120 deb qabul qilsa bo`ladi. Molekulyar massasi 30000 - 50000 ga teng o`rtacha oqsil taxminan 300 - 400 aminokislota qoldigidan tuzilgan (300 x 120 q 3600), ko`pincha bshta polipeptid zanjirdan tashkil topgan bo`ladi.
Oqsrxl molekulasining o`lchami ham juda katga. Juda kichik o`lchamlarni hujayra komponentlari, molekulalar, atomlar orasidagi boglar, nur to`lqini uzunligani nanometrlar — 1 nm (10~9m), 1 metrning milliarddan biri, 1 mkm (10"6m), 1 metrning mingdan bir o`lchami bilan ko`rsatish qabul qilingan. Bu o`lchamda oqsillarni boshqamayda ob`ektlar va molekulalar bilan taqqoslansa, quyidagi qator kelib chiqadi: atomning kattaligi 0,1 nm, aminokislota 1 nm, oqsil molekulasi 5-10 nm, viruslar 10-100 nm, bakteriyalar xujayrasi 0,3-0,5 mkm, eritrotsitlar 10 mkm ni tashkil qiladi.
Bir xil uzunlikdagi peptidlar ham, aminokislotalar tarkibiga ko`ra har xilmoddalardir. Peptidlar molekulasini N - uchki aminokislotadan boshlab, tasvirlash lozim bo`lgan aminokislotalar qoldikdarini nomerlash ham o`shaning o`zidan boshlanadi. Bunda aminokislotalar simvollar bilan belgilanadi.
Masalan:
A1a - Tut - eu - Zeg - Tug -... Suz 12345 p.
Bunday yozuv erkin alfa-aminoguruhi alanin qoldigaga (1M-uchi), erkin alfa - karboksil guruhi esa tsistein qoldigiga (S- uchi) mansub bo`lgan peptidni tasvirlaydi. SHunday yozuvni o`qish uchun, aminokislotalardan tashqari barcha aminokislotalar nomlarining qo`shimchasi „in" deb o`zgartiriladi.
Masalan: A1a-T1g-1eu tripeptidi mana bunday o`qiladi:
Ala-alanin, tir-tirozin, ley-leytsin yoki alanin - tirozin - leytsin.
Turli peptidlar va oqsillarning o`ziga xos, ya`ni spetsifik xususiyatlari peptid zanjirning uzunligiga (unga yarasha molekulyar massasiga ham), tarkibidagi aminokislotalarning
xiliga va aminokislotalar xilma-xilliklarining navbatlanish tartibiga bogliqdir.
Xullas, organizmda uchraydigan peptidlar bilan oqsillardagi peptid boglarning uzunligi keng doiralarda o`zgaradi — aminokislota qoldikdari ikkitadan tortib, necha yuz va hatgo necha minggagacha boradi.
Oqsil tuzilmasi va identifikatsiyasiyalash. Oqsillar tuzilmasining xususiyatlarini aniqlash muhim va murakkab masaladir. Polipeptid zanjirda aminokislotalarning birin-ketin joylanish tartibi oqsil molekulasining birlamchi tuzilmasi deb ataladi. Oqsil molekulasida oqsil aminokislotalarning birin-ketin kelshpi o`zgarmas-irsiy belgilangan sifatdir. U oqsil molekulasining sintezi jarayonida irsiy axborot asosida tuziladi. Oqsilning birlamchi tuzilmasi polipeptid zanjirning bir chiziqli zanjiridan iborat. Ammo u hujayraning ichida ham to`gri chiziq holatida topilgan emas, aksincha, u spiral shaklida buralgan yoki koptok shaklida o`ralgan, globulyar, ipsimon fibrillyar bo`ladi. Zanjirning uzunligi va aminokislotalarning tarkibi bir xil bo`lgan peptidlar ham har xil bo`lishi mumkin.
Masalan: ikkita aminokislota — alanin va tirozindan ikkita dipegggad: A1a - T1g va T1g - A1a kabi dipeptidlarni tuzish mumkin. Birlamchi tuzilmaning arzimas o`zgarishlari ham oqsil xossalarini anchagana o`zgartirib qo`yishi mumkin,
Oqsil molekulalaridagi polipeptid zanjirning spiralsimon yoki boshqa bironta konformatsiyaga o`tishi, oqsilning ikkilamchi tuzilmasi deyiladi (19-rasm).
Oqsillarning ikkilamchi tuzilmasidagi vodorod boglari.
Soglom odam eritrotsitlarida A(NA) —gemoglobin bo`ladi. Unda aminokislotalar muayyan tartibda joylashgan bo`ladi. Ba`zi odamlarda shu gemoglobin tuzilmasi tugilishdan boshqacha, odatdan tashqari bo`ladi: ularning eritrotsitlarida oltinchi holatda glutaminat kislota o`rniga valin turadigan N5 bo`ladi. Bunday gemoglobin biologik va fizik-kimyoviy xossalari jihatidan normal gemoglobindan katga farq qiladi. Ana shunday anomaliya bilan tugilgan bolalar o`roqsimon hujayrali anemiya kasalligidan yosh go`dakligida o`lib ketadi.
1888 yilda A. YA. Danilevskiy oqsillarning identifikatsiyasiyalashni o`rganishga katta hissa qo`shdi. Mashhur amerikalik olim L. Poling ko`rsatdiki, tabiiy oqsillar molekulasida polipeptid zanjir spiralga o`ralishga qodir. Bunda vodorod boglar ikkita kuchli manfiy atomlar orasida joylashgan vodorodning hisobiga hosil bo`ladi. Hozirgi vaqtda har xil usullar bilan molekulyar massasi turlicha bo`lgan 600 dan ortiq oqsilning birlamchi tuzilmasi aniqlangan. Ko`pincha organizmda bir xil biologik funktsiyani bajaradigan oqsillarning birlamchi tuzilmasi bir-biriga yaqin bo`lib, faqat polipeptid zanjirning qisqa (4-10 aminokislota qoldigi atrofida) bo`lakchasi atrofidagina farq qiladi. Ayrim hollarda ular 1 -2 ta aminokislota qoldigi bilan farq qilishi mumkin. Quyida ba`zi hayvonlar insulini tuzilmasidagi farq ko`rsatilgan:
a) buqada tsis-tsis-ala-ser-val-tsis;
b) qo`yda tsis-tsis-ala-gli-val-tsis;
v) otda tsis-tsis-tre-iley-tsis;
g) cho`chqa va kitda tsis-tsis-tre-iley-tsis.
SHuningdek, ular B zanjirining S-uchki aminokislota qoldigi bilan ham farq qilishi mumkin. Masalan: odam insulinida t r e o n i n o`rnini s e r i n egallaydi. Lekin ko`pchilik hayvonlarda a l a n i n joylashgan.
Polipeptid zanjirning spiralsimon yoki boshqa bironta konformatsiyaga o`tishi, to`liq yoki spiralsimon buralishi oqsilning ikkilamchi tuzilmasi deyiladi. Bunda aminokislota radikallari spiralning tashqarisida bo`ladi. Spiral o`ramlari zich bo`lib joylashadi Bshta o`ramda turgan MN—guruhlari bilan qo`shni o`ramdagi SO — guruxlari o`rtasida vodorod boglari hosil bo`ladi. Vodorod boglari kovalent boglarga qaraganda ancha bo`sh, lekin ular juda ko`p marta takrorlanadi. Mustahkam poydevor hosil qiladi. U har bir oqsilda o`ziga xos ravishda, lekin tamomila muayyan holatda o`ralib boradi.